摘要
氯丁橡胶（CR）是一种通用合成橡胶，具有优良的力学性能、耐老化和耐化学腐蚀性能，因而成为国民经济各部门中广泛应用的橡胶品种之一。然而，氯丁橡胶极性强、加工性差，抗疲劳性、耐低温性能较差，这些缺陷限制了它的应用范围。仅仅依靠目前橡胶的配方和种类无法完全解决这些问题。因此，本工作围绕解决挤出畸变、抗疲劳性能差和等问题，提出了采用新型合成橡胶高反式-1，4-丁二烯-异戊二烯共聚橡胶（TBIR）改性CR，利用TBIR的优异挤出加工性能、优异的疲劳性能等特点，改善氯丁橡胶的加工性能以及疲劳性能，为制备高性能氯丁橡胶基复合材料提供依据。本工作的主要内容有： 研究了CR/TBIR共混物的流变行为及结构与性能。本文通过挤出流变研究了CR/TBIR共混体系，随着TBIR加入量的增加，CR/TBIR共混体系流动性、塑性和加工安全性均得到改善；本文通过原子力显微镜和投射电子显微镜表征CR/TBIR的结晶行为及相区内的结晶形貌，观察到具有以及穿透TBIR和CR结构相的反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)片层纤维，具有TBIR结构域的均匀海岛相结构分散在CR基体相中。 研究了共混工艺对CR/TBIR结构和性能的影响。本文通过核磁交联密度仪和透射电子显微镜研究CR/TBIR共混物的相态结构以及相态交联密度，研究发现，随着TBIR用量增加，含10~20质量份TBIR的CR/TBIR共混物的交联密度较CR增加约20-30%；CR/TBIR=90/10共混物中TBIR以小于300nm的“海岛相”结构均匀分布在CR基体中。由于加入TBIR后CR/TBIR共混物的交联结构与相结构发生明显变化，CR/TBIR共混物的拉伸强度、拉断伸长率及压缩永久变形等较CR均有所改善，且疲劳性能显著提高：CR/TBIR共混物的一级疲劳次数是CR的1.5~2.2倍，六级疲劳次数是CR的2~4.6倍。 研究了TBIR相区的交联密度与CR相的匹配及其性能。本文通过溶剂溶胀和化学探针联用研究了CR/TBIR共混物的交联结构，研究发现，随着硫磺用量的增加，CR/TBIR硫化橡胶的交联密度增大，多硫交联键的含量增加，单双硫交联键的含量降低，有利于硫化橡胶的动态性能提升；随着硫磺用量的增加，TBIR相交联密度逐渐增大，硫化橡胶的结晶减少，玻璃化转变温度向高温方向逐渐移动。随着硫磺用量的增加，硫化橡胶拉伸强度、撕裂强度和伸张疲劳性能先升高后降低，生热、磨耗、压缩永久变形和动静刚度先降低升高，硫磺用量在0.6-1份时，CR/TBIR硫化橡胶具有优异的综合性能。
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